package sort.advanced_sort;

import java.util.Arrays;

public class Demo2_QuickSort_TwoPointer {
    //启动函数
    public static void quickSort(int[] arr) {
        if (arr == null || arr.length < 2) {
            return;
        }
        quickSort(arr, 0, arr.length - 1);
    }

    /**
     * 快速排序：双指针（双边循环法）
     *
     * @param arr 待排序的数组
     * @param lo  开始下标
     * @param hi  结束下标
     */
    public static void quickSort(int[] arr, int lo, int hi) {
        if (lo >= hi) {
            return;
        }
        int pivotIndex = partition(arr, lo, hi);
        quickSort(arr, lo, pivotIndex - 1);
        quickSort(arr, pivotIndex + 1, hi);
    }

    /**
     * 利用partition方法，对数组进行"分治"，数组以基准元素为中心，基准元素(pivot)左边的数都小于基准元素，pivot右边的数都大于等于pivot
     *
     * @param arr 待排序数组
     * @param lo  开始下标
     * @param hi  结束下标
     * @return 返回基准元素的下标
     * <p>
     * 具体采用双指针循环遍历法
     * left指针从左到右扫描数组，如果left下标位置的元素 <= pivot 则继续向右前进 left++;
     * right指针从右到左扫描数组，如果right下标位置的元素 > pivot 则继续向左前进 right--;
     * <p>
     * 当两个指针都不满足条件时，交换两个指针所在位置的元素。
     * <p>
     * 最后当left == right时，此时完成partition，交换arr[left]和pivot，此时pivot左边都是小于它的，右边都是大于它的。
     * <p>
     * 每一轮partition完成后，该轮的pivot都成功进行了"分区"
     * <p>
     * 以后的每一轮只需要对该pivot左边[lo - pivotIndex -1]和右边[pivotIndex + 1, hi]进行partition即可。
     */
    public static int partition(int[] arr, int lo, int hi) {
        //每一轮partition都以第一个元素作为"基准元素"
        int pivot = arr[lo];
        int left = lo;
        int right = hi;
        while (left != right) {
            //里面的循环，要先操作 right指针
            while (left < right && arr[right] > pivot) {
                right--;
            }
            while (left < right && arr[left] <= pivot) {
                left++;
            }
            //都不满足条件、交换
            swap(arr, left, right);

        }
        //两个指针重合，与pivot交换
        arr[lo] = arr[left];
        arr[left] = pivot;

        //返回pivot的下标
        return left;
    }

    public static void swap(int[] arr, int i, int j) {
        int temp = arr[i];
        arr[i] = arr[j];
        arr[j] = temp;
    }

    // for test
    public static void comparator(int[] arr) {
        Arrays.sort(arr);
    }

    // for test
    public static int[] generateRandomArray(int maxSize, int maxValue) {
        int[] arr = new int[(int) ((maxSize + 1) * Math.random())];
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            arr[i] = (int) ((maxValue + 1) * Math.random()) - (int) (maxValue * Math.random());
        }
        return arr;
    }

    // for test
    public static int[] copyArray(int[] arr) {
        if (arr == null) {
            return null;
        }
        int[] res = new int[arr.length];
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            res[i] = arr[i];
        }
        return res;
    }

    // for test
    public static boolean isEqual(int[] arr1, int[] arr2) {
        if ((arr1 == null && arr2 != null) || (arr1 != null && arr2 == null)) {
            return false;
        }
        if (arr1 == null && arr2 == null) {
            return true;
        }
        if (arr1.length != arr2.length) {
            return false;
        }
        for (int i = 0; i < arr1.length; i++) {
            if (arr1[i] != arr2[i]) {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }

    // for test
    public static void printArray(int[] arr) {
        if (arr == null) {
            return;
        }
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.print(arr[i] + " ");
        }
        System.out.println();
    }

    // for test
    public static void main(String[] args) {
        int testTime = 500000;
        int maxSize = 100;
        int maxValue = 100;
        boolean succeed = true;
        for (int i = 0; i < testTime; i++) {
            int[] arr1 = generateRandomArray(maxSize, maxValue);
            int[] arr2 = copyArray(arr1);
            quickSort(arr1);
            comparator(arr2);
            if (!isEqual(arr1, arr2)) {
                succeed = false;
                printArray(arr1);
                printArray(arr2);
                break;
            }
        }
        System.out.println(succeed ? "Nice!" : "Fucking fucked!");

        int[] arr = generateRandomArray(maxSize, maxValue);
        printArray(arr);
        quickSort(arr);
        printArray(arr);

    }
}
